Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Материалы для подготовки к работе. Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток той же частоты






Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.

Трансформатор состоит из стального сердечника, собранного из тонких листов электротехнической стали, так же как в катушках индуктивности с ферромагнитным сердечником, изолированных друг от друга с целью снижения потерь мощности на гистерезис и вихревые токи. На сердечнике однофазного трансформатора (рис. 7.1) в простейшем случае расположены две обмотки, выполненные из изолированного провода. К первичной обмотке подводится питающее напряжение U 1. Со вторичной его обмотки снимается напряжение U 2, которое подводится к потребителю по электрической энергии.

Во многих случаях трансформатор имеет не одну, а две или несколько вторичных обмоток, к каждой из которых подключается свой потребитель электроэнергии.

Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции, который реализуется следующим образом. При протекании переменного тока по первичной катушке в стальном сердечнике возникает переменный магнитный поток Ф
(рис. 7.1).

 

Рис. 7.1. Схема, поясняющая работу трансформатора

 

Магнитный поток Ф, пронизывая витки первичной и вторичной катушек, индуктирует в них ЭДС Е 1 и Е 2, которые определяются следующими выражениями:

 

,

,

где Фт – амплитудное значение магнитного потока;

W 1 и W 2 – число витков первичной и вторичной обмоток;

f – частота изменения тока и напряжения источника переменного тока. В лабораторной работе f = 50 Гц.

Таким образом соотношение ЭДС Е 1 и Е 2 обмоток трансформатора зависит от соотношения количества витков первичной и вторичной обмоток W 1 и W 2.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называется коэффициентом трансформации трансформатора (nT).

 

Если W 1> W 2, то Е 1 > E 2 и трансформатор будет понижающий.

Если W 1< W 2, то Е 1< E 2 и трансформатор будет повышающий.

При исследовании появляется необходимость проведения опыта холостого хода трансформатора. Этот опыт проводится в целях определения коэффициента трансформации nT, магнитного потока Фт, а также потерь мощности Р т ном в сердечнике магнитопровода трансформатора при номинальном режиме.

При опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора подводится напряжение, равное номинальному его значению U 1 ном. Вторичная обмотка трансформатора при этом разомкнута, так как в цепи ее отсутствует нагрузка. В результате этого ток во вторичной обмотке оказывается равным нулю (I 2 = 0), в то время как в цепи первичной обмотки трансформатора будет ток холостого хода I 0, значение которого обычно невелико и составляет порядка 4-10% от номинального значения тока в первичной обмотке I 1ном. С увеличением номинальной мощности трансформатора относительное значение тока холостого хода снижается.

На холостом ходу, когда падение напряжения в трансформаторе мало, отношение ЭДС Е 1 и Е 2 можно заменить отношением напряжений на зажимах обмоток трансформатора U B и U H т.е.

 

Воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для первичной и вторичной цепи трансформатора в режиме холостого хода, можно получить следующие уравнения электрического равновесия:

- для первичной цепи: ;

- для вторичной цепи: ,

где - полное сопротивление первичной обмотки.

При работе с нагрузкой вторичная цепь замкнута по ней протекает под действием ЭДС Е 2 ток нагрузки I 2. В этом случае для вторичной цепи можно записать уравнение:

 

,

где - полное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.

Из последнего уравнения видно, что с увеличением тока I 2 напряжение U 2 уменьшается. Это явление хорошо видно на внешней характеристике трансформатора (рис. 7.2), т.е. зависимости напряжения на зажимах вторичной обмотки U 2 от тока нагрузки I 2 при постоянном первичном напряжении и частоте cos φ.

 

Рис. 7.2. Внешняя характеристика трансформатора:

U 2xx – вторичное напряжение трансформатора на холостом ходу.

U – вторичное напряжение при номинальной нагрузке трансформатора.

I 2x – ток вторичной цепи при номинальной нагрузке трансформатора.

 

Разность между вторичным напряжением при холостом ходе (U2xx) и вторичным напряжением при нагрузке (U ) называется потерей напряжения в трансформаторе (Δ U 2).

 

или

.

КПД современных трансформаторов весьма высок. С увеличением номинальной мощности трансформатора КПД растет, причем для мощных трансформатором он достигает значений порядка 98-99%.

Короткое замыкание трансформатора – это работа трансформатора при пониженном первичном напряжении и коротко замкнутых зажимах вторичной обмотки трансформатора.

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется на покрытие потерь в стали. Мощность, потребляемая трансформатором при коротком замыкании, идет на потери в меди, т.е. в обмотках трансформатора.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.